- 探究功与速度变化的关系
- 共56题
如图所示为某试验小组利用气垫导轨来 “验证动能定理”的实验装置,完成以下填空。
9．实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块, 计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为△t1、△t2，当图中的Δt1 (选填“>”“=”或“<”)Δt2时,说明气垫导轨已经水平。
10．在满足___________的条件下，才可以认为小盘和砝码的重力所做的功等于绳的拉力对滑块做的功。
11．用游标卡尺测得遮光条宽度为d,测量结果如图所示,则d=__________mm。
12．若小盘和砝码的总质量为m，滑块(带挡光片)的质量为M，两光电门中心之间的距离s，遮光条宽度为d，计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为△t1、△t2。试写出本次需要探究的关系式______。
正确答案
=
解析
当导轨水平时,滑块P做匀速运动,所以Δt1=Δt2;
考查方向
解题思路
在不施加外力的情况下，当滑块做匀速运动时，说明实验装置已水平，所以通过两个光电门的时间是相等的。
易错点
对实验原理的理解，会判断什么时候实验装置是否水平。
正确答案
小盘和砝码的总质量远小于滑块的总质量
解析
以整体为研究对象有：
即当小盘和砝码的总质量远小于滑块的总质量时，可将才可以认为小盘和砝码的重力看作滑块的拉力。
考查方向
解题思路
设滑块的质量为M，小盘和砝码的总质量为m，要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小与盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有
易错点
实验原理的理解，当小盘和砝码的总质量远小于滑块的总质量时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。
正确答案
3.8
解析
游标卡尺的主尺读数为3mm，游标尺上第8个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为0.1×8mm=0.8mm，所以最终读数为：3mm+0.8mm=3.8mm
考查方向
解题思路
先读出主尺上的示数，然后从游标尺上找了第几条刻线与主尺上某一刻度对齐，用此刻线的条数乘以卡尺的精度，最后加上主尺上的示数就是此时的读数。
易错点
游标卡尺的主尺读数为主尺上的刻度加上标尺上的刻度但要注意的是卡尺的精度。
正确答案
解析
根据动能定理可知，此时小盘和砝码的重力所做的功等于滑块动能的增加量，滑块所受的合外力做功为
滑块通过光电门2速度
所以动能的增量
故本次探究的原理表达式为
考查方向
解题思路
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．根据功能关系可知合力做功的数值等于动能的增加量；
易错点
理解求瞬时速度的方法
10．用如图甲所示的实验装置完成 “探究动能定理”实验。请补充完整下列实验步骤的相关内容：
(1) 用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为__________cm；按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量两光电门之间的距离s；
(2) 在砝码盘中放入适量砝码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等；
(3) 取下细绳和砝码盘，记下______________（填写相应物理量及其符号）；
(4) 让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB；
(5) 步骤(4)中，小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合= ，小车动能变化量ΔEk=__________（用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g），比较
W合和ΔEk的值，找出两者之间的关系； (6) 重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复(2)~(5)步骤。(7) 本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的是 。A．尽量减小两光电门间的距离sB．调整滑轮，使细线与长木板平行C．砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量
正确答案
（1）0.520；（3）砝码盘中砝码的质量m；（5）（m+m0）gs 
解析
（1）游标卡尺的主尺读数为：5mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为4×0.05mm=0.20mm，所以最终读数为：5mm+0.20mm=5.20mm=13px．
（3）在砝码盘中放入适量砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等，此时小车做匀速运动，取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m，
（5）取下细绳和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合=（m+m0）gs，由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1速度vA= d/△tA，滑块通过光电门2速度vB= d/△tB，小车动能变化量
（7）A、尽量增大两光电门间的距离s，距离大一些，误差小一些，故A错误；B、调整滑轮，使细线与长木板平行，否则撤去绳子后，合力不等于绳子拉力，故B正确；C、本实验没有用砝码盘和盘中砝码的重力代替绳子的拉力，不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，故C错误．故选：B；
考查方向
本题主要考查探究功与速度变化的关系
解题思路
游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等，此时小车做匀速运动，
取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m，取下细绳和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，从而求出动能的变化量
易错点
常见的几种测量长度工具要熟悉运用，并能正确读数；光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度
知识点
小张同学用如图所示装置探究做功与物体速度变化的关系。
8.①所需器材如下：长木板、小车、橡皮筋、电火花计时器、纸带、毫米刻度尺等。电源的规格应该是_________。
②实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化。
甲同学：通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化；
乙同学：把多条相同的橡皮筋并在一起，并把小车拉到相同位置释放。
你认为_________（填“甲”或“乙”）同学的方法可行。
③请写出对实验结果产生影响的原因：_________。
9.小王同学用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
①下列说法正确的是_________A．平衡摩擦力的实质是小车及砝码总的重力沿木板方向的分力与木板与小车间、纸带与计时器间、绳与滑轮间、滑轮与轴间的摩擦力平衡B．平衡摩擦力的实质是小车及砝码总的重力沿木板方向的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡C．平衡摩擦力的办法是反复调节砂桶中重物的多少和木板下所垫木块的厚度、位置D．小车上的砝码改变质量时不需要重新调节木板倾斜度E．平衡摩擦力要达到的标准是在砂桶的牵引下小车带动纸带从长木板的一端向有定滑轮的另一端做匀速直线运动F．取下细绳，若小车拖着纸带沿长木板滑下时，打点计时器在纸带上打的点痕的距离是均匀的，就算是完成了平衡摩擦力
②在实验所得到的纸带上，每隔四个点取一个计数点，图中标出了5个计数点。所用交流电频率为50Hz，纸带旁边并排放着毫米刻度尺，零刻度线跟0计数点对齐，根据放大图计算小车的加速度大小为_________m/s2。
正确答案
①220V 交流电②乙③平衡摩擦力过度或不足产生影响；所用橡皮筋不完全相同产生影响；测量纸带上各点间距时产生误差带来影响。
解析
① 由于实验器材给定的打点计时器为电火花式打点计时器，所以电源应选择220V的交流电。
② 应选用相同的橡皮筋从相同的位置释放，确保多根橡皮筋对小车做功的数值为单根橡皮筋做功的倍数。
③ 平衡摩擦力过度或不足产生影响；所用橡皮筋不完全相同产生影响；测量纸带上各点间距时产生误差带来影响。
考查方向
解题思路
① 根据打点计时器为电火花式，选择合适的电压，注意应为交流电。
② 应选用相同的橡皮筋从相同的位置释放，确保多根橡皮筋对小车做功的数值为单根橡皮筋做功的倍数。
③ 考虑对实验结果本质“合力做功等于动能变化量”，分析产生误差的因素即可。
易错点
①应使橡皮筋的自然长度大于两铁钉间距，并通过倾斜长木板平衡摩擦力使橡皮筋对小车的作用力为合力；②电火花式打点计时器和电磁式打点计时器的使用规程
正确答案
①BDF ② 0.6
解析
① 取小车及车中的砝码为研究对象，当重力在沿木板方向的合力与摩擦力相等时即完成了摩擦力的平衡，保证了小车所受的拉力为其合外力，当所挂砂桶及砂子总质量远小于小车及砝码质量时，近似认为砂子及砂桶总重力即为小车和砝码所受合外力。平衡时要注意不要挂砂桶及砂子，当轻触小车运动后在纸带上打出均匀点迹时，摩擦力平衡完毕，每次更换质量的时候不需要再次平衡。BDF正确。
②根据Δx=aT2解出小车的加速度。注意计数点与实验点的区别，本题目中每个四个实验点选取一个计数点，所以相邻计数点间的时间间隔为0.02×5=0.1s，l35-l13=aT2，由题给刻度尺放大图读出长度代入数据解得a=0.6m/s2
考查方向
解题思路
① 平衡摩擦力的方法，注意不能挂重物。
②根据Δx=aT2解出小车的加速度。注意实验点和计数点的区别
易错点
研究对象是小车，应确保小车所受的合外力为绳子的拉力，并近似认为等于重物的重力。
某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。
（ⅰ）小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
（ⅱ）在钉子上分别套上2条、3条、4条……同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤（ⅰ），小物块落点分别记为M2、M3、M4……；
（ⅲ）测量相关数据，进行数据处理。
22.为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的 （填正确答案标号）。
A．小物块的质量m
B．橡皮筋的原长x
C．橡皮筋的伸长量Δx
D．桌面到地面的高度h
E．小物块抛出点到落地点的水平距离L
23.将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、……，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、……。若功与速度的平方成正比，则应以W为纵坐标、 为横坐标作图，才能得到一条直线。
24.由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于 （填“偶然误差”或“系统误差”）。
正确答案
ADE
解析
小物块抛出时的动能为
考查方向
解题思路
由动能定理可知橡皮筋对小物块做的功等于小物块动能的增加量，通过表过式的推导，确定实验要测量的物理量及数据处理的方法，然后进行误差分析。
易错点
实验原理的理解，动能表达式的推导，误差的分析。
正确答案
L2
解析
：根据
考查方向
解题思路
由动能定理可知橡皮筋对小物块做的功等于小物块动能的增加量，通过表过式的推导，确定实验要测量的物理量及数据处理的方法，然后进行误差分析。
易错点
实验原理的理解，动能表达式的推导，误差的分析。
正确答案
系统误差
解析
：一般来说，从多次测量揭示出的实验误差称为偶然误差，不能从多次测量揭示出的实验误差称为系统误差．由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于系统误差．故答案为：系统误差
考查方向
解题思路
由动能定理可知橡皮筋对小物块做的功等于小物块动能的增加量，通过表过式的推导，确定实验要测量的物理量及数据处理的方法，然后进行误差分析。
易错点
实验原理的理解，动能表达式的推导，误差的分析。
10.某同学在科普读物上看到：“劲度系数为
用弹簧测力计拉着弹簧上端竖直向上缓慢移动，当弹簧测力计的示数为
把实验桌放到弹簧附近，将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上，使滑轮正好在弹簧的正上方，用垫块垫起长木板不带滑轮的一端，如图丙所示。
用天平测得小车（带有遮光条）的质量为
打开光电门的开关，让小车从光电门的上方以一定的初速度沿木板向下运动，测得小车通过光电门
用细绳通过滑轮将弹簧和小车相连，将小车拉到光电门
在实验误差允许的范围内，若
正确答案
解析
根据胡克定律得弹簧的劲度系数
根据动能定理，弹簧弹力做功等于小车动能的增加量．因重力做功与摩擦力做功之和为零，那么当小车开始的动能为零，到达A时动能的增加量等于弹力做功．小车通过光电门A时，平均速度代替瞬时速度，
故答案为：
考查方向
解题思路
根据胡克定律求弹簧的劲度系数，游标卡尺读数等于主尺整数刻度加上标尺刻度；平均速度代替瞬时速度，利用动能定律求解.
易错点
游标卡尺的读数原理，小车通过光电门A和B时瞬时速度的求解方法。
知识点
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